Konditionierung von Wasserwerkschlaemmen durch Ultraschall: Entwicklung und Erprobung einer halbtechnischen Verfahrenstechnologie Abschlussbericht

Abstract

The conditioning of suspensions in standing ultrasonic wavefields causes an enhanced sedimentation of the solids and a faster clarification of the fluid supernatant. Two specific lab scale processes were developed and tested. For separation of diluted suspensions in a contiuous flow reactor frequencies in MHz-range are suitable. For thickening of solids enriched sludges 40 kHz-transducers are employed in batch-reactors. For both systems scale-up methods for transfer of the processes into semi industrial (pilot plant) scale were developed and investigated. Comparison of the separation performance of the lab- and pilot plants show good applicability of both individual concepts. Model suspensions (bentonite and yeast in water) as well as real waterworks sludges were treated. For filter backwash water from drinking water purification a suspended solids reduction of 94% at 150 L/h flow rate was achieved in the pilot plant. Flocculation sludge from surface water treatment was thickened down to 25% of the initial sludge volume within 30 min. This was seen in both chambers, lab and pilot plant scale. Additional experiments with an ultrasound assisted surface filtration unit showed reduction of the filter resistance by application of 3 MHz standing waves. (orig.)Die Konditionierung von Suspensionen in stehenden Ultraschallfeldern fuehrt zu einer verbesserten Sedimentation der Feststoffe und schnelleren Klaerung der fluiden Phase. Zwei Prozesse wurden vor diesem Hintergrund im Labormassstab entwickelt und getestet. Zur Konditionierung von verduennten Suspensionen in einer Durchflussanlage eignen sich Frequenzen im MHz-Bereich. Zur Eindickung feststoffreicher Schlaemme kommen im batch-Betrieb Ultraschallwandler mit der Frequenz 40 kHz zum Einsatz. Fuer beide Anlagen wurden Scale-up Methoden im halbtechnischen Massstab entwickelt und geprueft. Der Vergleich der Separationsleistung der jeweiligen Labor- und Pilotanlagen zeigt eine gute Anwendbarkeit der Konzepte. Als Untersuchungsgegenstand wurden Modellsuspensionen (Bentonit bzw. Hefe in Wasser) sowie reale Suspensionen aus der Wasserindustrie gewaehlt. Fuer Filterrueckspuelwasser aus der Trinkwasseraufbereitung wurde bei 150 L/h Durchsatz eine Reduktion des Trockenstoffgehalts um 94% erreicht. Flockerschlamm aus der Oberflaechenwasseraufbereitung konnte sowohl im Labor- wie im halbtechnischen Massstab innerhalb von 30 min auf 25% des Ausgangsschlammvolumens eingedickt werden. Ergaenzende Untersuchungen zur ultraschallunterstuetzten Oberflaechenfiltration weisen auf eine Verringerung des Filterwiderstands durch die Wirkung von 3 MHz Stehwellen hin. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F99B943 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman